O‘zbekiston respublikasi o‘zbekiston oliy ta’lim, fan va innovatsiyalar vazitligi farg‘ona davlat universireti fizika-matematika fakul’teti

1.2. Gaz razryadli yacheykaning fotoelektrik tavsifi (Фотоэлектрические характеристики газоразрядной ячейки).
Преобразование потока фотонов (мощность излучения) J, падающих на приемную поверхность системы, в поток электронов в полупроводнике газоразрядной ячейки зависит от напряженности поля U и определяется фотоэлектрическим усилением G. Коэффициент фотоэлектрического усиления G определяется так, как число прошедших зарядов (количества электричества) в расчете на один фотон в фотопроводнике:
, (1.1)
где τ_пр = L /μƐ_max – время пролета между электродами, L – расстояние между электродами, μ – подвижность носителя, τ – время жизни носителя. Величина максимального поля Ɛ_max, при котором фотопроводник не переходит в режим монополярной инжекции (токов, ограниченных объемным зарядом), определяется отношением времен пролета носителя и диэлектрической максвелловской релаксации τ_М и составляет
, (1.2)
в общем смысле, здесь под τ можно понимать общее время фотоответа полупроводника. Это усиление происходит за счет возрастания средней энергии электронов и ионов в разряде.
Прохождение этого тока через газоразрядный промежуток ячейки сопровождается усилением по мощности, выделяемой в газоразрядном промежутке, которая и используется для образования изображения. Коэффициент усиления по мощности η, то есть отношение мощности в газоразрядном промежутке Р_вых, к мощности полезного входного сигнала J, определяется выражением
, (1.3)
где ħω – энергия кванта, U – напряжение в газоразрядном промежутке. Это усиление происходит за счет возрастания средней энергии электронов и ионов в разряде. При обычных режимах средняя энергия электрона составляет 50 эВ [13, cт.1096-1098].
Если взаимодействие плазмы с регистрирующей средой характеризовать некоторым минимальным количеством электричества q_min, то для фотографической чувствительности по количеству электричества S_q можно написать
, (1.4)
где δ – коэффициент, учитывающий отражение и поглощение света в полупроводнике. При подстановке предельного значения G из (1.2) имеем выражение, характеризующее максимальную фотографическую чувствительность по минимальному количеству электричества:
, (1.5)
где n_T – объемная концентрация равновесных носителей.
При фотографировании быстропротекающих процессов на основе газоразрядной ячейки используется два режима: 1) ждущий, когда на приемную поверхность фотоприемника с включенной чувствительностью падает короткий световой импульс, несущий изображение; 2) стробирующий, в котором наличие «электронного затвора», то есть включение чувствительности на время экспонирования.
Это дает возможность вести съемку при весьма малых выдержках,
недостижимых для обычных механических затворов и, при этом относительно просто можно стробироват меняющиеся во времени изображения.
Для примера на рис. 1.2 приведены спектральные характеристики газоразрядной ячейки с фотоприемником из кремния, легированного цинком [14, ст. 252-255]. Этот фотоприемник захватывает ИК-область до λ = 3 мкм. Рабочая температура системы составляет 95 К.